Motor kecepatan tinggisemakin mendapat perhatian karena keunggulan yang jelas seperti kepadatan daya tinggi, ukuran dan berat yang kecil, serta efisiensi kerja yang tinggi. Sistem penggerak yang efisien dan stabil adalah kunci untuk memanfaatkan sepenuhnya kinerja yang sangat baik darimotor kecepatan tinggiArtikel ini terutama menganalisis kesulitan-kesulitan yang dihadapi.motor kecepatan tinggiMakalah ini mengulas teknologi penggerak dari aspek strategi kontrol, estimasi tikungan, dan desain topologi daya, serta merangkum hasil penelitian terkini di dalam dan luar negeri. Selanjutnya, makalah ini merangkum dan memprospek tren perkembangan teknologi penggerak dari aspek strategi kontrol, estimasi tikungan, dan desain topologi daya.motor kecepatan tinggiteknologi penggerak.
Bagian 02 Isi Penelitian
Motor kecepatan tinggiMotor kecepatan tinggi memiliki banyak keunggulan seperti kepadatan daya tinggi, volume dan berat kecil, serta efisiensi kerja yang tinggi. Motor ini banyak digunakan di berbagai bidang seperti kedirgantaraan, pertahanan dan keamanan nasional, produksi, dan kehidupan sehari-hari, dan merupakan konten penelitian dan arah pengembangan yang penting saat ini. Dalam aplikasi beban kecepatan tinggi seperti spindel listrik, turbin, turbin gas mikro, dan penyimpanan energi roda gila, penerapan motor kecepatan tinggi dapat mencapai struktur penggerak langsung, menghilangkan perangkat kecepatan variabel, secara signifikan mengurangi volume, berat, dan biaya perawatan, sekaligus secara signifikan meningkatkan keandalan, dan memiliki prospek aplikasi yang sangat luas.Motor kecepatan tinggiBiasanya mengacu pada kecepatan yang melebihi 10 kr/menit atau nilai kesulitan (hasil perkalian kecepatan dan akar kuadrat daya) yang melebihi 1 × 10⁵. Motor tersebut ditunjukkan pada Gambar 1, yang membandingkan data relevan dari beberapa prototipe representatif motor kecepatan tinggi baik di dalam maupun luar negeri. Garis putus-putus pada Gambar 1 adalah tingkat kesulitan 1 × 10⁵, dan seterusnya.
1.Kesulitan dalam Teknologi Penggerak Motor Kecepatan Tinggi
1. Masalah stabilitas sistem pada frekuensi fundamental tinggi
Ketika motor beroperasi pada frekuensi fundamental tinggi, karena keterbatasan seperti waktu konversi analog-ke-digital, waktu eksekusi algoritma pengontrol digital, dan frekuensi switching inverter, frekuensi pembawa sistem penggerak motor kecepatan tinggi relatif rendah, sehingga mengakibatkan penurunan kinerja operasi motor yang signifikan.
2. Masalah estimasi posisi rotor presisi tinggi pada frekuensi fundamental
Selama operasi kecepatan tinggi, akurasi posisi rotor sangat penting untuk kinerja operasional motor. Karena keandalan yang rendah, ukuran yang besar, dan biaya yang tinggi dari sensor posisi mekanis, algoritma tanpa sensor sering digunakan dalam sistem kontrol motor kecepatan tinggi. Namun, dalam kondisi frekuensi fundamental operasi yang tinggi, penggunaan algoritma tanpa sensor posisi rentan terhadap faktor-faktor non-ideal seperti nonlinieritas inverter, harmonik spasial, filter loop, dan penyimpangan parameter induktansi, yang mengakibatkan kesalahan estimasi posisi rotor yang signifikan.
3. Penekanan riak pada sistem penggerak motor kecepatan tinggi
Induktansi kecil pada motor berkecepatan tinggi pasti menyebabkan masalah riak arus yang besar. Kerugian tembaga tambahan, kerugian besi, riak torsi, dan kebisingan getaran yang disebabkan oleh riak arus tinggi dapat sangat meningkatkan kerugian sistem motor berkecepatan tinggi, mengurangi kinerja motor, dan interferensi elektromagnetik yang disebabkan oleh kebisingan getaran tinggi dapat mempercepat penuaan penggerak. Masalah-masalah di atas sangat memengaruhi kinerja sistem penggerak motor berkecepatan tinggi, dan desain optimasi sirkuit perangkat keras dengan kerugian rendah sangat penting untuk sistem penggerak motor berkecepatan tinggi. Singkatnya, desain sistem penggerak motor berkecepatan tinggi memerlukan pertimbangan komprehensif dari berbagai faktor, termasuk kopling loop arus, penundaan sistem, kesalahan parameter, dan kesulitan teknis seperti penekanan riak arus. Ini adalah proses yang sangat kompleks yang menuntut strategi kontrol, akurasi estimasi posisi rotor, dan desain topologi daya yang tinggi.
2. Strategi Pengendalian untuk Sistem Penggerak Motor Kecepatan Tinggi
1. Pemodelan Sistem Kontrol Motor Kecepatan Tinggi
Karakteristik frekuensi fundamental operasi tinggi dan rasio frekuensi pembawa rendah pada sistem penggerak motor kecepatan tinggi, serta pengaruh kopling motor dan penundaan pada sistem, tidak dapat diabaikan. Oleh karena itu, dengan mempertimbangkan dua faktor utama di atas, pemodelan dan analisis rekonstruksi sistem penggerak motor kecepatan tinggi merupakan kunci untuk lebih meningkatkan kinerja penggerak motor kecepatan tinggi.
2. Teknologi Kontrol Dekopling untuk Motor Kecepatan Tinggi
Teknologi yang paling banyak digunakan dalam sistem penggerak motor berkinerja tinggi adalah kontrol FOC. Sebagai respons terhadap masalah kopling serius yang disebabkan oleh frekuensi fundamental operasi yang tinggi, arah penelitian utama saat ini adalah strategi kontrol dekopling. Strategi kontrol dekopling yang saat ini dipelajari terutama dapat dibagi menjadi strategi kontrol dekopling berbasis model, strategi kontrol dekopling berbasis kompensasi gangguan, dan strategi kontrol dekopling berbasis regulator vektor kompleks. Strategi kontrol dekopling berbasis model terutama mencakup dekopling umpan maju dan dekopling umpan balik, tetapi strategi ini sensitif terhadap parameter motor dan bahkan dapat menyebabkan ketidakstabilan sistem dalam kasus kesalahan parameter yang besar, dan tidak dapat mencapai dekopling lengkap. Kinerja dekopling dinamis yang buruk membatasi jangkauan aplikasinya. Dua strategi kontrol dekopling terakhir saat ini menjadi fokus penelitian.
3. Teknologi Kompensasi Keterlambatan untuk Sistem Motor Kecepatan Tinggi
Teknologi kontrol decoupling dapat secara efektif mengatasi masalah kopling pada sistem penggerak motor kecepatan tinggi, tetapi tautan penundaan yang ditimbulkan oleh penundaan masih ada, sehingga diperlukan kompensasi aktif yang efektif untuk penundaan sistem. Saat ini, terdapat dua strategi kompensasi aktif utama untuk penundaan sistem: strategi kompensasi berbasis model dan strategi kompensasi independen model.
Bagian 03 Kesimpulan Penelitian
Berdasarkan pencapaian penelitian terkini dimotor kecepatan tinggiDengan semakin berkembangnya teknologi penggerak di kalangan akademisi, dikombinasikan dengan permasalahan yang ada, arah pengembangan dan penelitian motor kecepatan tinggi terutama meliputi: 1) penelitian tentang prediksi akurat arus frekuensi fundamental tinggi dan masalah terkait penundaan kompensasi aktif; 3) penelitian tentang algoritma kontrol kinerja dinamis tinggi untuk motor kecepatan tinggi; 4) penelitian tentang estimasi akurat posisi sudut dan model estimasi posisi rotor domain kecepatan penuh untuk motor kecepatan ultra tinggi; 5) penelitian tentang teknologi kompensasi penuh untuk kesalahan dalam model estimasi posisi motor kecepatan tinggi; 6) penelitian tentang frekuensi tinggi dan kerugian daya tinggi pada topologi daya motor kecepatan tinggi.
Waktu posting: 24 Oktober 2023
